對(duì)于銅版紙、涂布紙、紙板以及高檔油漆涂料、塑料和橡膠等領(lǐng)域來說,高嶺土的粒度及其粒級(jí)分布是至關(guān)重要的指標(biāo)。部分優(yōu)質(zhì)高嶺土,尤其是硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖還需要進(jìn)行粉磨加工。
根據(jù)最終產(chǎn)品的要求和細(xì)磨方式,可將高嶺土的粉磨加工分為干法和濕法兩種。
1、高嶺土干法粉磨
干法大多用于硬質(zhì)高嶺土或高嶺巖的粉磨,特別是用于直接將高嶺石加工成滿足用戶要求的超細(xì)粉。目前,國(guó)內(nèi)干法生產(chǎn)可達(dá)到的產(chǎn)品細(xì)度一般是d90≤10μm,即最終產(chǎn)品為1250目左右。
干法加工設(shè)備大多采用氣流粉碎機(jī)、旋風(fēng)自磨機(jī)、高速機(jī)械沖擊式的超細(xì)粉磨機(jī)、振動(dòng)磨等。為了控制產(chǎn)品粒度分布,尤其是最大顆粒的含量,常需要配置精細(xì)分級(jí)設(shè)備,目前一般配置渦輪式的空氣離心式分級(jí)機(jī),如LHB型、ATP型、MS及MSS型干式離心分級(jí)機(jī)。
2、高嶺土濕法粉磨
高嶺土濕法粉磨大多用于軟質(zhì)和砂質(zhì)高嶺土除砂和除雜后的超細(xì)粉碎,特別是用于加工d80≤2μm或d90≤2μm的涂料級(jí)高嶺土產(chǎn)品,也是工業(yè)上用硬質(zhì)高嶺土或高嶺土加工d80≤2μm或d90≤2μm的涂料級(jí)高嶺土產(chǎn)品所必須采用的粉磨加工方法。
由于高嶺土的片狀晶型是其應(yīng)用在某些領(lǐng)域的優(yōu)良性能,因此高嶺土的濕式超細(xì)粉碎又稱為剝片,意即將較厚的疊層狀的高嶺土剝分成較薄的小薄片,保持其本來的晶體特征。
剝片的方法有濕法研磨、擠壓、化學(xué)浸泡法以及聯(lián)合工藝等。
(1)研磨法
借助于研磨介質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)高嶺土顆粒產(chǎn)生剪切、沖擊和磨剝作用,使其沿層間剝離成薄片狀微細(xì)顆粒。常用的設(shè)備是研磨剝片機(jī)、攪拌球磨機(jī)、砂磨機(jī)等。
研磨介質(zhì)常用玻璃珠、氧化鋁珠、剛玉珠、氧化鋯珠、天然石英砂等,粒徑0.8-3mm。研磨介質(zhì)粒徑越小,產(chǎn)品越細(xì),但也應(yīng)該注意介質(zhì)球直徑與被磨物料直徑的關(guān)系,研磨介質(zhì)直徑應(yīng)大于給料平均粒徑10倍以上。
?。?)擠壓法
其工作原理是通過活塞泵使均漿器料筒內(nèi)的高嶺土料漿加壓到20-60MPa,高壓料漿從均漿器的噴嘴(表面經(jīng)過硬化處理的很窄的縫隙)以大于950m/s的線速度相互磨擠噴出。由于壓力突然急劇降低,從而使料漿內(nèi)高嶺土晶體疊層產(chǎn)生“松動(dòng)”,高速噴出的料漿射到常壓區(qū)的葉輪上,突然改變運(yùn)動(dòng)方向,產(chǎn)生很強(qiáng)的穴蝕效應(yīng)。松動(dòng)了的晶體疊層在穴蝕作用下達(dá)到沿層間剝離。
?。?)化學(xué)浸泡法
利用化學(xué)藥劑溶液對(duì)高嶺土進(jìn)行浸泡,當(dāng)藥劑浸入到晶體疊層以氫鍵結(jié)合的晶面間時(shí),晶面間的結(jié)合力變?nèi)?,晶休疊層出現(xiàn)松解現(xiàn)象,此時(shí)再施以較小的外力,即可使疊層的晶片剝離。化學(xué)浸泡法使用的藥劑有尿素、聯(lián)苯胺、乙酸胺等。這是目前最有希望也是最有效的制備納米高嶺土的方法。
?。?)插層磨剝
采用插層磨剝相結(jié)合的方法對(duì)高嶺土進(jìn)行剝片,能夠在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到顯著的剝片效果,該技術(shù)可應(yīng)用于工業(yè)上對(duì)高嶺土進(jìn)行超細(xì)化。另外,掃描電鏡分析結(jié)果顯示,插層磨剝對(duì)高嶺石晶形的破壞較小,磨剝后的很多片層顆粒還是以較完整的六方片狀晶形出現(xiàn)。
我國(guó)高嶺土礦儲(chǔ)量豐富、品質(zhì)優(yōu)良,但優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相當(dāng)少,每年仍需從國(guó)外進(jìn)口大量的優(yōu)質(zhì)高嶺土。在國(guó)內(nèi)對(duì)優(yōu)質(zhì)高嶺土需求日益增長(zhǎng)的情況下,提高國(guó)內(nèi)高嶺土產(chǎn)品的質(zhì)量,加快高嶺土精細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展就成了當(dāng)務(wù)之急,高嶺土的超細(xì)化粉磨將成為未來研究和應(yīng)用的重點(diǎn)方向之一。
參考資料:
[1] 程宏飛,劉欽甫,赫軍凱,等.機(jī)械化學(xué)法制備超微細(xì)高嶺土研究[C].中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2011年.
[2] 鄭水林,袁繼祖.非金屬礦加工技術(shù)與應(yīng)用手冊(cè)[M].冶金工業(yè)出版社
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